JPS6136340B2 - - Google Patents
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- JPS6136340B2 JPS6136340B2 JP9530078A JP9530078A JPS6136340B2 JP S6136340 B2 JPS6136340 B2 JP S6136340B2 JP 9530078 A JP9530078 A JP 9530078A JP 9530078 A JP9530078 A JP 9530078A JP S6136340 B2 JPS6136340 B2 JP S6136340B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は銀イオン・電子両伝導性導電体よりな
る陽極と銀を含有する陰極とを銀イオン導電性固
体電解質を介して積重した電気化学的スイツチン
グ素子に係り、従来のクーロメータや電気化学的
可変抵抗素子とは異り、高精度でしかも高いスイ
ツチング電圧を有する新規な素子を提供するもの
である。
る陽極と銀を含有する陰極とを銀イオン導電性固
体電解質を介して積重した電気化学的スイツチン
グ素子に係り、従来のクーロメータや電気化学的
可変抵抗素子とは異り、高精度でしかも高いスイ
ツチング電圧を有する新規な素子を提供するもの
である。
本発明素子は電気機器の稼動時間を積算して保
証期間を表示したり、又はガス器具の安全性から
寿命あるいは点検時期を表示したりする低コスト
の表示装置に応用される。
証期間を表示したり、又はガス器具の安全性から
寿命あるいは点検時期を表示したりする低コスト
の表示装置に応用される。
以下本発明素子の構造並びに動作原理について
説明する。
説明する。
第１図は本発明素子の構成図を示し、Ｐは銀イ
オン・電子両伝導性導電体よりなる陽極、Ｅは銀
イオン導電性固体電解質、Ｎは銀を含有する陰
極、ｎは陰極端子、（P+），（P-）は一対の陽極端
子で、少くともその一方は白金などの不動態導電
線材の点接触により構成される。
オン・電子両伝導性導電体よりなる陽極、Ｅは銀
イオン導電性固体電解質、Ｎは銀を含有する陰
極、ｎは陰極端子、（P+），（P-）は一対の陽極端
子で、少くともその一方は白金などの不動態導電
線材の点接触により構成される。
こゝに云う銀イオン・電子両伝導性導電体は例
えば特開昭52―73398号公報に開示されているよ
うにイオン伝導性と電子伝導性とが良好な導電体
であり、具体的にはAg2S―Ag1.7Te―Ag3PO4系
又はAg2S―Ag1.7Te―Ag4P2O7系の固溶体であつ
て、室温においてαAg2S型の結晶構造を有し、
この固溶体中のAg濃度（活量）に応じて電子導
電度が変化する特性を持つている。
えば特開昭52―73398号公報に開示されているよ
うにイオン伝導性と電子伝導性とが良好な導電体
であり、具体的にはAg2S―Ag1.7Te―Ag3PO4系
又はAg2S―Ag1.7Te―Ag4P2O7系の固溶体であつ
て、室温においてαAg2S型の結晶構造を有し、
この固溶体中のAg濃度（活量）に応じて電子導
電度が変化する特性を持つている。
尚Ag2S単独では常温で絶縁物に近いβ型結晶
構造を、又280℃以上の温度でα型の結晶構造を
とるが、前記両伝導性導電体は添加物と共に固溶
体を形成して常温でイオン・電子両伝導性導電性
のα型となつている。
構造を、又280℃以上の温度でα型の結晶構造を
とるが、前記両伝導性導電体は添加物と共に固溶
体を形成して常温でイオン・電子両伝導性導電性
のα型となつている。
さて本発明素子の動作原理・機能を説明するに
先だち本出願人が特願昭47―91422号で提案した
電気化学的可変抵抗素子について説明し、両者の
差異を明らかにしたい。
先だち本出願人が特願昭47―91422号で提案した
電気化学的可変抵抗素子について説明し、両者の
差異を明らかにしたい。
即ち前記可変抵抗素子は、前記両伝導性導電体
よりなる陽極を抵抗極として利用したもので、陰
極より陽極方向へ通電すれば陰極の銀が陽極に移
行して両伝導性導電体中の銀の活量が増大し、又
逆方向に通電すれば銀の活量が減少する。この銀
の活量の増減に応じて陽極（抵抗極）の電子導電
率が変化するが、これを陽極端子間の抵抗値の変
化として検出する。この通電電気量と抵抗との関
係を第２図の特性図に示した。
よりなる陽極を抵抗極として利用したもので、陰
極より陽極方向へ通電すれば陰極の銀が陽極に移
行して両伝導性導電体中の銀の活量が増大し、又
逆方向に通電すれば銀の活量が減少する。この銀
の活量の増減に応じて陽極（抵抗極）の電子導電
率が変化するが、これを陽極端子間の抵抗値の変
化として検出する。この通電電気量と抵抗との関
係を第２図の特性図に示した。
このように可変抵抗素子の場合、両伝導性導電
体を抵抗体として利用するため、各端子は出来る
だけ接触抵抗を持たないよう接触面積を大きくし
て溶着又は圧着する必要がある。
体を抵抗体として利用するため、各端子は出来る
だけ接触抵抗を持たないよう接触面積を大きくし
て溶着又は圧着する必要がある。
これに対し本発明スイツチング素子は陽極Ｐの
各端子（P+），（P-）特に少くともその一方（P+）
を細い白金線（0.1〜0.5mmφ）で点接触させてい
る点に特徴がある。
各端子（P+），（P-）特に少くともその一方（P+）
を細い白金線（0.1〜0.5mmφ）で点接触させてい
る点に特徴がある。
本発明素子は先づ陰極Ｎより陽極Ｐに通電して
陽極に一定量の過剰銀を析出させた状態とする。
陽極に一定量の過剰銀を析出させた状態とする。
この「過剰銀」は可変抵抗素子の場合における
「活量銀」のように両伝導性導電体中に含まれ得
る銀ではなく、所定活量を越えて析出した銀であ
る。
「活量銀」のように両伝導性導電体中に含まれ得
る銀ではなく、所定活量を越えて析出した銀であ
る。
次に陽極Ｐから陰極Ｎに通電すると、陽極の過
剰銀がイオンとなつて陰極に移行析出する。この
とき陽極中の過剰銀の減少速度は固体電解質Ｅの
電子伝導が殆ど無視し得る程度に小さいため、完
全にフアラデーの法則に従う。この通電と同時に
端子（P+）から（P-）の方向にも一定電流を通電
しておくと、陽極の過剰銀がなくなつた時点で点
接触している端子部分（P+）の分極現象により急
激な立上り電圧すなわちスイツチング現象を生ず
る。
剰銀がイオンとなつて陰極に移行析出する。この
とき陽極中の過剰銀の減少速度は固体電解質Ｅの
電子伝導が殆ど無視し得る程度に小さいため、完
全にフアラデーの法則に従う。この通電と同時に
端子（P+）から（P-）の方向にも一定電流を通電
しておくと、陽極の過剰銀がなくなつた時点で点
接触している端子部分（P+）の分極現象により急
激な立上り電圧すなわちスイツチング現象を生ず
る。
このスイツチング現象はある一定電流を端子
（P+），（P-）間に通電しなければ観測することは
できず、又この通電電流の端子が点接触してい
なければ現れない。こゝで Ｑ：陽極に予め規定量注入された過剰銀の電気
量換算値（mA・Ｈ） ＩPN：陽極から陰極へ通電する電流値（μＡ） Ｔ：スイツチングまでの時間（Ｈ） とすると、次式が成立する。
（P+），（P-）間に通電しなければ観測することは
できず、又この通電電流の端子が点接触してい
なければ現れない。こゝで Ｑ：陽極に予め規定量注入された過剰銀の電気
量換算値（mA・Ｈ） ＩPN：陽極から陰極へ通電する電流値（μＡ） Ｔ：スイツチングまでの時間（Ｈ） とすると、次式が成立する。
Ｑ＝ＩＰＮ・Ｔ／１０００
第３図はＩPNの通電電気量と端子（P+），
（P-）間の抵抗値（この端子間に通電している場
合における）との関係を示す特性図、第４図はＩ
PNの通電時間(H)と、端子（P+），（P-）間の電圧
（mV）との関係を示す特性図で、点線はＰ，Ｎ
間の電圧である。
（P-）間の抵抗値（この端子間に通電している場
合における）との関係を示す特性図、第４図はＩ
PNの通電時間(H)と、端子（P+），（P-）間の電圧
（mV）との関係を示す特性図で、点線はＰ，Ｎ
間の電圧である。
これら特性図において、は陽極Ｐの過剰銀が
移行して抵抗値（電圧）の変化のない平坦部、
は両伝導性導電体中の銀が移行して抵抗値がやゝ
増大する部分、はスイツチング現象の現はれる
立上り部分である。
移行して抵抗値（電圧）の変化のない平坦部、
は両伝導性導電体中の銀が移行して抵抗値がやゝ
増大する部分、はスイツチング現象の現はれる
立上り部分である。
このようなスイツチング現象の起る理由は端子
（P+），（P-）間の通電電流における側端子
（P+）の点接触しているごくわづかの部分での分
極によるものである。
（P+），（P-）間の通電電流における側端子
（P+）の点接触しているごくわづかの部分での分
極によるものである。
即ち、Ag2S―Ag1.7Te―Ag4P2O7系などの両伝
導性導電体はスイツチング前のＸ線分析ではα
Ag2S型であるに対し、スイツチング後では点接
触部分で絶縁物に近いβAg2S型に変換し、スイ
ツチング現象を生ずることが確認された。
導性導電体はスイツチング前のＸ線分析ではα
Ag2S型であるに対し、スイツチング後では点接
触部分で絶縁物に近いβAg2S型に変換し、スイ
ツチング現象を生ずることが確認された。
又このようなβAg2S型への変換は、両伝導性
導電体中の銀の活量が或程度低下した状態（部分
）で端子（P+），（P-）間の通電電流の側端子
となる部分、即ち電流密度の大きい点接触部分で
発生することから考えれば、両伝導性導電体（固
溶体）がこの部分で分解してイオン・電子両伝導
性導電性を有するα型から絶縁物に近いβ型にな
るためと推察される。
導電体中の銀の活量が或程度低下した状態（部分
）で端子（P+），（P-）間の通電電流の側端子
となる部分、即ち電流密度の大きい点接触部分で
発生することから考えれば、両伝導性導電体（固
溶体）がこの部分で分解してイオン・電子両伝導
性導電性を有するα型から絶縁物に近いβ型にな
るためと推察される。
本発明素子の具体的構成図が第５図及び第６図
に示されている。
に示されている。
素子を封入した有底筒状の合成樹脂ケース１は
径10mm、高さ14mmで、一対の取出しリード２，
２′を埋設している。ケース１の内底面に挿入さ
れた径７mmφ厚み0.5mmの樹脂シート３には0.3mm
φ×0.5mmの白金線４，４′がスルーホールされて
夫々前記取出しリード２，２′に接触している。
径10mm、高さ14mmで、一対の取出しリード２，
２′を埋設している。ケース１の内底面に挿入さ
れた径７mmφ厚み0.5mmの樹脂シート３には0.3mm
φ×0.5mmの白金線４，４′がスルーホールされて
夫々前記取出しリード２，２′に接触している。
陽極５はAg2S―Ag1.7Te―Ag4P2O7系の銀イオ
ン・電子両伝導性導電体を厚み0.1mmに圧延した
ペレツト５１，５２，５３，５４の積重体よりな
り、中間のペレツト５２，５３はサンドペーパー
の圧着により両面に微細な凹凸面が形成されてい
る。
ン・電子両伝導性導電体を厚み0.1mmに圧延した
ペレツト５１，５２，５３，５４の積重体よりな
り、中間のペレツト５２，５３はサンドペーパー
の圧着により両面に微細な凹凸面が形成されてい
る。
固体電解質６はAgI―Ag2WO3系の銀イオン導
電体紛末を厚み１mmに成型したものであり、陰極
７は銀紛末に上記電解質構成材紛末と黒鉛を１：
３：0.4の比率で混合し、厚み１mmに加圧成型し
たものである。
電体紛末を厚み１mmに成型したものであり、陰極
７は銀紛末に上記電解質構成材紛末と黒鉛を１：
３：0.4の比率で混合し、厚み１mmに加圧成型し
たものである。
これら素子の構成部材はいづれも径７mmで、前
記ケースに順次収納して取出しリード８を有する
圧着板９をケース１に嵌着し、座金１０及び皿状
バネ１１を介して素子構成部材を圧接する。この
際樹脂シート３に埋込まれた一対の白金線４，
４′が最下端の陽極ベレツト５１に点接触するこ
とになる。
記ケースに順次収納して取出しリード８を有する
圧着板９をケース１に嵌着し、座金１０及び皿状
バネ１１を介して素子構成部材を圧接する。この
際樹脂シート３に埋込まれた一対の白金線４，
４′が最下端の陽極ベレツト５１に点接触するこ
とになる。
尚、陽極５をペレツトの積層体とし且そのペレ
ツトの表面を粗面化する目的を述べると、前述し
た過剰銀が陽極と固体電解質との界面に析出した
場合、この過剰銀は放電によつて可逆的に陰極に
帰還せず残留銀となつて素子の精度が低下するこ
とになる。そこで陽極をペレツトの積層体とし且
ペレツトの表面を粗面化すると積層体間に形成さ
れる空隙に過剰銀が析出することになり陽極と固
体電解質との界面に過剰銀が析出するのを防止で
きると共に容量の増大も計れるという利点があ
る。
ツトの表面を粗面化する目的を述べると、前述し
た過剰銀が陽極と固体電解質との界面に析出した
場合、この過剰銀は放電によつて可逆的に陰極に
帰還せず残留銀となつて素子の精度が低下するこ
とになる。そこで陽極をペレツトの積層体とし且
ペレツトの表面を粗面化すると積層体間に形成さ
れる空隙に過剰銀が析出することになり陽極と固
体電解質との界面に過剰銀が析出するのを防止で
きると共に容量の増大も計れるという利点があ
る。
本発明素子の応用例として寿命表示装置に用い
た場合を第７図に示す。
た場合を第７図に示す。
第７図の回路において素子ECがスイツチング
するまで青色発光ダイオードL1が点灯している
が、スイツチング後赤色発光ダイオードL2に切
換点灯して寿命のきたことを表示する。このスイ
ツチングする迄の期間は抵抗R2の調節により数
分から数万時間にわたつて任意に設定することが
できる。
するまで青色発光ダイオードL1が点灯している
が、スイツチング後赤色発光ダイオードL2に切
換点灯して寿命のきたことを表示する。このスイ
ツチングする迄の期間は抵抗R2の調節により数
分から数万時間にわたつて任意に設定することが
できる。
例えば陽極陰極間の通電電流を５μＡに設定し
て陽極端子間に１ｍＡの通電電流を流した場合、
陽極端子間の抵抗値は、初期１Ω程度であつたも
のが、通電開始1000時間後にスイツチング現象を
生じ、そのスイツチング後の抵抗値は約10KΩ程
度の値を示した。
て陽極端子間に１ｍＡの通電電流を流した場合、
陽極端子間の抵抗値は、初期１Ω程度であつたも
のが、通電開始1000時間後にスイツチング現象を
生じ、そのスイツチング後の抵抗値は約10KΩ程
度の値を示した。
上述の如く本発明の電気化学的スイツチング素
子は、銀イオン・電子両伝導性導電体よりなる陽
極と銀を含有する陰極との間に通電すると同時に
一対の陽極端子間にも通電し、前記陽極に予め析
出させた過剰銀（両伝導性導電体中の活量銀を越
えて過剰に析出した銀）が陰極に復元した時点
で、前記一対の陽極端子のうち側の点接触部に
発生する分極現象を利用した新規な時限素子であ
つて、従来のクーロメータに比し高いスイツチン
グ電圧を有するため、増巾用又は検出用のトラン
ジスタを用いる必要がないうえ長時間の設定も可
能であるなどの特徴を有し、稼動時間積算計や寿
命計などの低コスト表示装置に応用しうるもので
ある。
子は、銀イオン・電子両伝導性導電体よりなる陽
極と銀を含有する陰極との間に通電すると同時に
一対の陽極端子間にも通電し、前記陽極に予め析
出させた過剰銀（両伝導性導電体中の活量銀を越
えて過剰に析出した銀）が陰極に復元した時点
で、前記一対の陽極端子のうち側の点接触部に
発生する分極現象を利用した新規な時限素子であ
つて、従来のクーロメータに比し高いスイツチン
グ電圧を有するため、増巾用又は検出用のトラン
ジスタを用いる必要がないうえ長時間の設定も可
能であるなどの特徴を有し、稼動時間積算計や寿
命計などの低コスト表示装置に応用しうるもので
ある。
第１図は本発明電気化学的スイツチング素子の
基本構成図、第２図は従来の電気化学的可変抵抗
素子の特性図、第３図及び第４図は本発明素子の
特性図である。第５図、第６図は本発明素子の具
体的構成を示し、第５図は断面図、第６図は分解
斜面図である。又第７図は本発明素子の応用例回
路として寿命表示装置の場合を示す。 １……ケース、３……樹脂シート、４，４′…
…白金線、５……陽極、６……固体電解質、７…
…陰極。
基本構成図、第２図は従来の電気化学的可変抵抗
素子の特性図、第３図及び第４図は本発明素子の
特性図である。第５図、第６図は本発明素子の具
体的構成を示し、第５図は断面図、第６図は分解
斜面図である。又第７図は本発明素子の応用例回
路として寿命表示装置の場合を示す。 １……ケース、３……樹脂シート、４，４′…
…白金線、５……陽極、６……固体電解質、７…
…陰極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 銀イオン・電子両伝導性導電体よりなる陽極
と銀を含有する陰極とを銀イオン導電性固体電解
質を介して積重し、前記陽極に設けた一対の端子
は、少くともその一方が不動態導電材を前記陽極
に点接触させて構成されていることを特徴とする
電気化学的スイツチング素子。 ２ 前記一対の端子は絶縁シートに埋設された線
材よりなり、このシートが前記陽極の外表面に密
着して前記線材の露出端を陽極に点接触させてな
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
電気化学的スイツチング素子。 ３ 前記陽極が複数枚のペレツトを積層して構成
され且各ペレツトの表面が粗面化されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気化
学的スイツチング素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9530078A JPS5521876A (en) | 1978-08-01 | 1978-08-01 | Electrochemical switching element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9530078A JPS5521876A (en) | 1978-08-01 | 1978-08-01 | Electrochemical switching element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5521876A JPS5521876A (en) | 1980-02-16 |
| JPS6136340B2 true JPS6136340B2 (ja) | 1986-08-18 |
Family
ID=14133913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9530078A Granted JPS5521876A (en) | 1978-08-01 | 1978-08-01 | Electrochemical switching element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5521876A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0588748U (ja) * | 1992-01-09 | 1993-12-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 連続鋳造モールド |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008246669A (ja) * | 2003-07-29 | 2008-10-16 | Un-Jio Jeong | 食品スライサ |
-
1978
- 1978-08-01 JP JP9530078A patent/JPS5521876A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0588748U (ja) * | 1992-01-09 | 1993-12-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 連続鋳造モールド |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5521876A (en) | 1980-02-16 |
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